中学物理教学论：第八章 物理规律教学

1、第八章 物理规律教学,1什么是物理规律？物理概念和物理规律有什么区别？如何认识物理规律教学的重要性？ 2物理规律的特点是什么？ 3物理规律的教学要求是什么？ 4中学生学习物理规律时有哪些常见问题？ 5物理规律教学的一般过程是什么？,学习本章时注意思考下列问题：,一、什么是物理规律？物理概念和物理规律有什么区别？,物理规律：包括物理定律、定理、原理、定则、 公式 等 物理规律是物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化规律的反映，揭示了在一定条件下某些物理量间内在的、必然联系。,物理概念和物理规律的区别在于：,（1）前者是思维形式，后者是客观规律； （2）前者是无条件的，后者是有条件的。

2、,*如何认识物理规律教学的重要性？,*规律反映了概念之间的联系。如概念不清，规律也很难不理解。 * 学生对物理概念的理解，是在掌握规律的基础上完成。 例：* 对“力”的理解。力是改变物体运动状态的原因。 是在牛顿第二定律掌握后，才算真正理解。 * 理解“波粒二象性”是在掌握量子力学规律之后。 * 理解“电磁波”是横波，是在掌握电动力学规律之后。,物理规律教学的重要性主要体现在：,（1）掌握物理规律和形成物理概念之间是相辅相成、相互促进；,（2）物理规律是物理学科结构的主干。,规律是在一定条件下，揭示了概念之间的关系。 概念是点（基石、柱）， 规律是线、梁。 方法是纽带， 从而构成物理学科结构大

3、厦。 例如：经典力学主干 牛顿三定律、万有引力定律,（3）物理规律教学是培养能力、开发智力、发展心理品质的途径,学生认识物理规律是： 先由感性认识理性认识， 再由理性认识实践。 这是实现二次飞跃的必经之路。 这也是发展学生认识能力的重要途径,二、物理规律的特点是什么？,例：牛顿第一定律 是以大量实验为基础（力是改变物体运动状态的原因）。但不受外力的作用（这个条件）是一个推理的想象，（应注意的是不受外力作用，不是合力为零）。 牛顿第一定律是实验、推理、想象相结合的产物,1、物理规律是观察、实验、想象和数学推理相结合的产物,2、物理规律反映有关物理概念之间的必然联系,大多数概念是物理量（有意义，有

4、大小），且与实验测量结果对应。 规律是揭示了概念之间的联系（或关系），并将此联系（或关系）用逻辑语言（数学）表示出来。 例：牛顿第二定律:力、质量、加速度 的关系。,3、物理规律具有近似性和局限性,近似性是指 研究对象和过程的理想化， 实验的测量误差的存在。 局限性是指 在一定范围内发现的， 在一定条件下推理得到的， 并在有限领域内检验的。,牛顿运动定律成立的条件是质点、平动、惯性参照系。,三、物理规律的教学要求是什么？,新旧知识的联系： *物理规律中揭示了一类物理现象的相互联系； *物理概念之间的因果联系； *物理量之间的方向关系； *物理量之间的数量关系。 物理规律的事实依据：观察、实验、

5、已有知识 研究物理规律的方法： 理想化方法、比较和分类、类比、归纳和演绎、假说、数学方法。 最常使用实验归纳法和理论分析法、理论归纳和演绎 在实际教学中，究竟采用哪种方法，要视具体情况而定。但是，无论采取哪种方法，都必须使学生明确建立规律的过程、依据，以及采用的方法。,1、使学生把握新旧知识的联系和建立物理规律的事实依据， 懂得研究物理规律的方法。,实验归纳法,直接从实验结果中分析、归纳、概括而总结出来规律的一种方法。 例：理想气体状态方程的教学 取一定质量的理想气体为研究对象，直接测量多个平衡态时的P、V、T，从大量的实验数据，可直接总结、概括出：,理论分析法,（1）理论归纳：由已知的概念、

6、规律推出来更普遍的规律 例： 理想气体状态方程 的教学， 理论分析中的“理论归纳”， 依据有二： 1、一定质量的理想气体初态P1、V1、T1和终态P2、V2、T2都是确定的，两态之间关系与过程无关。 2、理想气体的实验规律，如玻马定律等,由初态（ p1、V1、T1）等值变化到中间 状态等值变化 终态（ P2、V2、T2），,得到理想气体状态方程,T1,（2）理论演绎法：利用一般规律，推导出特殊规律。,例：利用运动学和牛顿第二定律来推出动能定理,2、要使学生理解物理规律的物理意义,物理规律一般有三种表达方式：,文字表达,用一段话把某一规律的物理意义表述出来。,对物理规律的文字表述的引出，必须在学

7、生对有关问题进行分析研究，并对它的本质有相当认识的基础上进行。切不可在学生毫无认识或认识不足的情况下“搬出来”，“灌”给学生，然后再逐字逐句解释和说明。,公式表达,用数学公式把物理规律的内容表达出来。,一要研究它是怎样建立起来的。,在实验归纳法中，是怎样把实验数据通过思维加工和数学加工，转化为定律的表达式的；,在理论分析法中，定律的表达式是怎样通过严密的推理而得出的。,二要研究公式所表示的物理意义。,要使学生从物理意义上去理解公式中所表示的物理量之间的数量关系，而不能从纯数学的角度加以理解。,对于物理公式,许多物理规律也可以用函数图线来表达。 在中学物理中，利用图象表达物理规律有以下几个作用：

8、 利用图象归纳实验规律，讨论实验规律；（盖吕萨克定律） 利用图象形象地描述物理规律；（爱因斯坦光电效应方程） 利用图象来表明物理规律；（分子力随分子间距离而变化曲线） 利用图象来导出有关公式。（如由速度-时间图像导出位移公式）,0,图象表达：,*分析物理规律的含义的方法,（一）用文字表达的规律 构成：对象+条件+结论 分析的思路： 1、规律是描述什么的 2、规律的内涵：对象、条件、结论,例：牛一 一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止 1、描述物体不受外力时的运动规律 2、(对象)一切物体：指任何运动状态下的物体 3、(条件)直到有外力：即 不受外力（理想） 受

9、平衡力（实际） 4、(结论)总保持：指保持原来的运动状态不变 “或”原来静止，仍静止 原来运动，仍保持该时刻的运动状态 不受外力，原来的速度不变：受外力，速度改变。 因此：力是改变物体速度的原因，不是维持速度的原因,（二）用公式表达的规律,思路：1、规律是描述什么的？ 2、物理量、运算符号、正负号 系数含义、单位、方向 3、各物理量之间的关系 4、使用范围,例 的含义 1、描述物体受外力作用时，运动状态变化的规律 2、 与F同时（瞬时性），F是某时刻的合外力 是该时刻的加速度 3、 与F同向（同向性） 4、各量要用同一单位制下的单位 5、F=0，则 =0 静止或匀速 F恒定，则 为恒定，匀变速

10、; F改变，则 改变 1）对同一物体： (m一定） 2)不同物体： （F一定） 6、适用范围：宏观物体的低速运动,（三）图象表示的规律,思路：1、坐标系：纵坐标，横坐标，原 点，单位图象描述什么 2、图线特点 点、截距、线、角斜率、面、形状 3、找出关系 因变量随自变量的变化而变化的规律,3、使学生明确物理规律的适用条件和范围,学生只有明确规律的适用条件和范围，才能正确地运用规律来研究和解决问题，才能避免乱用规律、乱套公式的现象。,适用于金属导体，不适用于高压 导电液体、高压导气体、含电源 电路、有非电阻元件的电路。,牛顿定律：适用于V C 时的惯性系。 单摆规律：摆角5(100) 胡克定律：

11、f=-kx是在弹性限度内成立。,4、使学生认清所研究的物理规律与有关的物理概念和物理规律之间的关系,Ft=mv2-mv1,“牛顿第一定律”和“惯性” 常见是将“惯性”和“物体运动状态”等同起来。,如，“打破物体的惯性”，“克服惯性，使物体运动起来”。,惯性:是物质的属性，与物体是否运动无关。（是无条件的） 第一定律是有条件的，条件是不受一切外力。（不是合外力为零）。,5、使学生学会运用物理规律说明、解释现象，分析和解决实际问题,对于重点物理规律，不仅要求学生理解，而且要求学生会灵活运用。 因为，掌握物理规律的目的就在于能够运用物理规律去解决问题。 运用过程使将抽象的物理规律具体化的过程，从而完

12、成认识过程的两次飞跃，达到发展学生能力的目的。,四中学生学习物理规律时有哪些常见问题,3、学生日常生活经验形成的错误观念的干扰 4、思维定势带来的负迁移； 5、抽象思维能力不强； 6、不会运用物理规律说明、解释现象，分析解决实际问题。,1、感性知识不足 事实 分析归纳 结论,2、相关的准备知识不足 物理知识本身存在严密的逻辑联系。 先前的知识准备包括： （1）已有的现象和概念； （2）用已学的知识分析研究问题思路和方法 （3）已有的数学知识和数学方法 （4）基本的探究技能,五物理规律教学的一般过程是什么？,如何发现问题： （1）在观察、实验中发现问题； （2）从学生生活中熟知的典型事例中发现问

13、题； （3）从对学生已有的知识的分析引伸和逻辑展开中发现问题。 创设的物理环境（或情境）要有利于引导学生探索规律 （1）使学生获得探索物理规律必要的感性知识和数据； （2）提供进一步思考问题的线索和依据； （3）为研究问题提供必要的知识准备； （4）有助于激发学生的学习兴趣和求知欲望。,1、创设便于发现问题、探究规律的物理环境（或情境）。,2、引导学生按照物理学的研究方法来探索物理规律,（1）运用实验探究物理规律,日常经验 或实验,现象,分析 归纳,结论 （定性规律）,如:电磁现象中的左右手定则、力的平行四边形定则、楞次定律,实验,实验 数据,归纳和 数学处理,结论,如:力矩的平衡条件、胡克定

14、律、光的反射定律、气体实验定律,实验或 实例,现象 分析,定性 结论,实验 （定量）,如:液体内部的压强、 牛顿第三定律、 光的折射定律,前人的 实验,结果,分析,结论,如:光电效应公式及近代物理中的一些规律,定量 结论,控制变量法,固定某些量， 研究其中两个量的关系,综合,结论,如:欧姆定律、 牛顿第二定律、 焦耳定律,（2）运用已有知识，通过理论推导，得出新的物理规律,实验或 实例,定性 研究,理论 推导,结论,如:电磁感应定律、动量守恒定律,观察 实验,理想 实验,推理、 想象,结论,如:牛顿第一定律,已有 知识,数学 推理,结论,实验 验证,如:动能定理、万有引力定律,定义式 或图象,

15、推理 或变换,结论,如:由a的定义式，导出v的表达式，由v-t图像导出s的表达式。,（3）提出假设，检验和修正假设，得出结论。, （物理学史中的科学探究）,物理规律的文字表述和数学表达, 科学探究（自主、合作）,(1）示范； （2）讨论与交流；（3）练习。 其关键是分析、处理和解决问题的思路和方法,3、引导学生对规律进行讨论,（1）讨论规律（包括公式和图象）的物理意义； （2）讨论和明确规律的适用条件和范围； （3）讨论这一规律与有关概念、规律、公式间的关系。,4、引导和组织学生运用规律,回顾: 物理概念教学应抓好哪几个环节？,(1）创设学习物理概念的情境-感性认识（运用实验、利用学生积累的生活经验、抓新旧知识的逻辑展开）,(2）进行思维加,(3）运用-巩固、深化和活化,（1）运用实验、 （2）利用学生积累的生活经验、 （3）抓新旧知识的逻辑展开 （4）介绍生动有趣的物理学史实或故事 （5）用多媒体把学生不易观察的形象展示出来,（1）实际生活中的问题 （2）思路和方法 （3）练习不宜过多，关键在于问题的典型性、启发性、灵活性是否突出，是否有针对性 （4）注意概念教学的阶段性,关键是让学生经历思维加工的过程。 感性材料-科学抽象 -本质属性 -文字表达